胡鷹志 李錦富

深圳市隧道工程有限公司 廣東 深圳 518028

近年來(lái)，隨著城市軌道交通、鐵路隧道、綜合管廊的快速發(fā)展，基建需求持續(xù)擴(kuò)張，工地?cái)?shù)量不斷增加，建筑行業(yè)分散化、流動(dòng)化、不穩(wěn)定性等特點(diǎn)造成的管理難題和建筑行業(yè)本身安全事故多發(fā)的問(wèn)題也困擾著整個(gè)行業(yè)，采用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)、BIM及GIS等技術(shù)手段，開(kāi)展“智慧工地”建設(shè)，提高施工管理效率和項(xiàng)目管理信息化水平，成為有效解決工程建筑行業(yè)痛點(diǎn)的有效手段[1-3]。本文以深圳地鐵3號(hào)線南延線3131標(biāo)福?！嫣飬^(qū)間盾構(gòu)施工項(xiàng)目為例，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)、BIM、GIS及移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用程序和智能應(yīng)用程序等先進(jìn)技術(shù)的綜合應(yīng)用，讓施工現(xiàn)場(chǎng)感知更透徹、互通互聯(lián)更全面、智能化更深入，大大提升了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的工作效率，同時(shí)有助于實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)“人、機(jī)、料、法、環(huán)”各關(guān)鍵要素實(shí)時(shí)、全面、智能的監(jiān)控和管理，有效支持現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員、項(xiàng)目管理者、企業(yè)管理者協(xié)同管理，提高施工質(zhì)量、安全、成本和進(jìn)度的控制水平，減少浪費(fèi)，達(dá)到提高工程項(xiàng)目精益化管理水平的目的。

1 智慧化信息系統(tǒng)的構(gòu)成

智慧工地信息化建設(shè)架構(gòu)分為采集傳輸層、網(wǎng)絡(luò)通信層、硬件設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、商業(yè)支撐軟件、應(yīng)用交互層（圖1）。

2 智慧化系統(tǒng)的建設(shè)

智慧化工地建設(shè)按照智慧工地全面感知的要求，建立覆蓋工程現(xiàn)場(chǎng)“人、機(jī)、料、法、環(huán)”的數(shù)字化工地，將相關(guān)數(shù)據(jù)按照發(fā)包人要求傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，具體建設(shè)內(nèi)容包括工地總覽、人員定位系統(tǒng)、關(guān)鍵施工設(shè)備設(shè)施狀態(tài)監(jiān)控、原材料過(guò)程監(jiān)控、視頻監(jiān)控、安防與門(mén)禁、環(huán)境感知、安全監(jiān)測(cè)、專(zhuān)家系統(tǒng)等。

圖1 智慧化信息系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)成示意

2.1 工地總覽——數(shù)字化全景三維電子沙盤(pán)

建立本標(biāo)段數(shù)字化全景三維電子沙盤(pán)，總覽本標(biāo)段所有范圍的規(guī)劃布局，標(biāo)識(shí)本標(biāo)段內(nèi)智慧工地主要信息。

2.1.1 實(shí)施流程

傾斜攝影三維地形圖→創(chuàng)建工程BIM模型→實(shí)時(shí)過(guò)程數(shù)據(jù)錄入→關(guān)聯(lián)模型和進(jìn)度→對(duì)數(shù)字沙盤(pán)進(jìn)行VR 觀看

2.1.2 傾斜攝影三維地形圖

傾斜攝影三維地形圖主要采用GIS技術(shù)，對(duì)標(biāo)段范圍內(nèi)的空間數(shù)據(jù)（主要包括影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程數(shù)據(jù)、電子地圖、地質(zhì)數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)、地下管線數(shù)據(jù)等內(nèi)容）進(jìn)行采集，用于模型建設(shè)與制圖分析工作。

GIS數(shù)據(jù)是通過(guò)無(wú)人機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)拍攝、點(diǎn)云等方式現(xiàn)場(chǎng)獲取，然后在Context Capture里對(duì)勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，形成實(shí)景模型。無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)由無(wú)人機(jī)分系統(tǒng)、地面站分系統(tǒng)、后處理分系統(tǒng)構(gòu)成。

無(wú)人機(jī)分系統(tǒng)的傾斜攝影是通過(guò)在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器，同時(shí)從垂直、側(cè)視等不同的角度采集影像。專(zhuān)業(yè)傾斜相機(jī)由5個(gè)攝像頭組成，中間相機(jī)拍攝正射影像，其余4個(gè)相機(jī)拍攝傾斜影像（圖2）。

圖2 無(wú)人機(jī)航空測(cè)量攝影示意

地面站分系統(tǒng)需根據(jù)成圖比例尺、地面分辨率/航向重疊率、旁向重疊率自動(dòng)進(jìn)行航線計(jì)算。同時(shí)可以進(jìn)行蛇形航線與套耕航線選擇。

后處理分系統(tǒng)是數(shù)據(jù)處理中心，將影像快速制作成專(zhuān)業(yè)、精確的二維地圖和三維模型。

2.1.3 利用BIM技術(shù)創(chuàng)建工程模型

采用Bentley Project Wise平臺(tái)進(jìn)行模型創(chuàng)建，內(nèi)容包括：設(shè)置協(xié)同工作環(huán)境，統(tǒng)一工作空間和種子文件；定義統(tǒng)一的定位坐標(biāo)體系，建立典型層次工作目錄，規(guī)定文件命名規(guī)則，分配各專(zhuān)業(yè)工作任務(wù)，合理劃分模型；根據(jù)分工，設(shè)置團(tuán)隊(duì)成員的服務(wù)器訪問(wèn)權(quán)限；各專(zhuān)業(yè)協(xié)同建模，依據(jù)工作流程進(jìn)行資料互提和建模設(shè)計(jì)工作，定義模型各種信息屬性，為統(tǒng)計(jì)工程量、出圖與數(shù)字化交付做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；通過(guò)Context Capture進(jìn)行環(huán)境的實(shí)景建?？睖y(cè)，與 GINT完成的場(chǎng)地設(shè)計(jì)勘測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，進(jìn)行初期方案的布置；利用Open Road可以在場(chǎng)地模型上進(jìn)行開(kāi)挖，并進(jìn)行場(chǎng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)或完成隧洞模型；使用Open Plant來(lái)確定管道及設(shè)備的參數(shù)，完成三維模型和施工圖設(shè)計(jì)。最終的成果文件可以從實(shí)際三維模型中進(jìn)行圖紙抽取，完成材料清單、平立剖面圖來(lái)進(jìn)行交付，并為施工階段提供全方位的數(shù)字化模型技術(shù)支持，而Navigator則對(duì)所有的過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)瀏覽，碰撞校審，利用LumenRT來(lái)進(jìn)行最合理的渲染和動(dòng)畫(huà)展示。

利用BIM技術(shù)模擬施工的現(xiàn)場(chǎng)，建立4D的模擬過(guò)程，根據(jù)不同的施工現(xiàn)象，對(duì)整體的施工進(jìn)行合理的分配調(diào)動(dòng)，這樣就可以降低隧洞工程建設(shè)中出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，提高施工效率，保證在工期內(nèi)完成建設(shè)工作。主要施工應(yīng)用包括：施工總平面布置與規(guī)劃模擬、盾構(gòu)機(jī)吊裝模擬、盾構(gòu)掘進(jìn)（包括管片拼裝、灌漿等）模擬等。

2.1.4 電子沙盤(pán)主要功能

利用現(xiàn)場(chǎng)傾斜攝影、BIM、VR等技術(shù)，在三維全景電子地圖工作平臺(tái)上制作項(xiàng)目三維全景電子模型，實(shí)現(xiàn)三維線路導(dǎo)覽、整體面貌把控、關(guān)鍵指標(biāo)查詢(xún)、施工資源清點(diǎn)等功能。

1）三維線路導(dǎo)覽。通過(guò)電子沙盤(pán)中三維線路導(dǎo)覽功能，沿線路從視覺(jué)漫游的角度對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行直觀的三維查看瀏覽。

2）整體面貌把控。將項(xiàng)目整體施工進(jìn)展情況通過(guò)三維建模形成帶有建設(shè)管理信息的建筑模型，然后導(dǎo)入至系統(tǒng)中，以人機(jī)交互的手段實(shí)現(xiàn)展示。從宏觀的角度進(jìn)行項(xiàng)目查看瀏覽，有利于對(duì)項(xiàng)目整體形象面貌的把握。BIM技術(shù)的信息化特點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)同構(gòu)件之間的相互關(guān)聯(lián)、圖紙與模型反饋基礎(chǔ)上的可視效果。

3）輔助現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地布置。施工場(chǎng)地布置是指根據(jù)圖紙，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘察情況，并考慮進(jìn)度的總體安排，按照文明施工、安全生產(chǎn)的要求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況施工布置進(jìn)行總體安排的過(guò)程。通過(guò)BIM對(duì)場(chǎng)地及擬建的建筑物空間數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，幫助項(xiàng)目在規(guī)劃階段評(píng)估場(chǎng)地的使用條件和特點(diǎn)，從而作出新建項(xiàng)目最理想的場(chǎng)地規(guī)劃、交通流線。

4）關(guān)鍵指標(biāo)查詢(xún)。關(guān)鍵指標(biāo)查詢(xún)包括進(jìn)度、質(zhì)量、安全等方面的關(guān)鍵數(shù)據(jù)展示，為管理者判斷實(shí)際施工情況提供量化指標(biāo)。

5）施工資源清點(diǎn)。施工資源清點(diǎn)是在電子沙盤(pán)中展示本項(xiàng)目中各施工部位所使用的人、機(jī)、料等施工資源，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，能夠使管理者直觀掌握本項(xiàng)目目前的資源投入和匹配情況，以作為判斷是否增加或減少資源投入的根據(jù)。

2.2 人員定位系統(tǒng)

建立工地人員定位系統(tǒng)，實(shí)時(shí)顯示所有進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)（包括隧洞內(nèi)）人員定位信息，與BIM模型結(jié)合，能在監(jiān)控中心實(shí)時(shí)了解人員當(dāng)前的位置狀態(tài)（圖3）。

圖3 人員定位系統(tǒng)示意

2.3 盾構(gòu)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)

盾構(gòu)法隧洞施工實(shí)施項(xiàng)目信息化管理，盾構(gòu)機(jī)滿足moudbus等OPC工業(yè)協(xié)議或xml、json等標(biāo)準(zhǔn)固定的數(shù)據(jù)格式，具備網(wǎng)絡(luò)連接功能，按要求發(fā)送數(shù)據(jù)到智慧工地信息化建設(shè)平臺(tái)。

盾構(gòu)機(jī)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要包括盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，推進(jìn)系統(tǒng)壓力、鉸接系統(tǒng)油壓、注漿系統(tǒng)狀態(tài)、刀盤(pán)系統(tǒng)工作狀態(tài)、皮帶機(jī)工作狀態(tài)、導(dǎo)向系統(tǒng)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

每臺(tái)盾構(gòu)機(jī)配套安全預(yù)警平臺(tái)，接入盾構(gòu)機(jī)本體控制設(shè)備，獲取盾構(gòu)機(jī)相關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)信息。主要系統(tǒng)功能如下：

1）施工管控。施工管控實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的管理、控制，主要包括：施工總覽、施工指令、施工日?qǐng)?bào)、盾構(gòu)監(jiān)控、盾構(gòu)視頻監(jiān)控、安全預(yù)警、進(jìn)度管理和質(zhì)量管理等。

2）施工日?qǐng)?bào)。施工日?qǐng)?bào)包含自動(dòng)填報(bào)和手動(dòng)填寫(xiě)兩部分內(nèi)容。自動(dòng)填報(bào)的內(nèi)容包括：盾構(gòu)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、趨勢(shì)圖等。已提交的日?qǐng)?bào)自動(dòng)歸檔到工程數(shù)據(jù)庫(kù)。

3）實(shí)時(shí)監(jiān)控。對(duì)盾構(gòu)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控，監(jiān)控內(nèi)容包括：掘進(jìn)參數(shù)、姿態(tài)參數(shù)等盾構(gòu)機(jī)能提供的所有其他參數(shù)。掘進(jìn)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控是指對(duì)盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過(guò)程中各個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括刀盤(pán)、推進(jìn)系統(tǒng)、渣土改良、注漿系統(tǒng)、盾尾油脂、鉸接系統(tǒng)、螺旋機(jī)等。盾構(gòu)導(dǎo)向系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控是將導(dǎo)向系統(tǒng)中的盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、切口里程、盾構(gòu)機(jī)切口坐標(biāo)、盾尾坐標(biāo)以及盾構(gòu)機(jī)俯仰角、滾動(dòng)角等數(shù)據(jù)采集并發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺(tái)，通過(guò)導(dǎo)向系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控功能展示，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)向數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在盾構(gòu)機(jī)頭、尾部等重點(diǎn)部位安裝視頻攝像機(jī)，滿足重點(diǎn)部位的全方位監(jiān)測(cè)需要。存儲(chǔ)最近3個(gè)月的視頻，且系統(tǒng)支持視頻實(shí)時(shí)瀏覽、錄像回放、抓拍等功能。

4）安全預(yù)警。建立施工預(yù)警機(jī)制，提高安全防范能力。預(yù)警分為智能警示和人工預(yù)警兩類(lèi)。智能警示根據(jù)預(yù)警規(guī)則在線計(jì)算和分析從盾構(gòu)機(jī)、導(dǎo)向系統(tǒng)、龍門(mén)吊、軌道車(chē)采集的數(shù)據(jù)，當(dāng)觸發(fā)預(yù)警則推送預(yù)警信息，并在平臺(tái)上存儲(chǔ)預(yù)警記錄。智能警示種類(lèi)包括掘進(jìn)參數(shù)警示、姿態(tài)警示、盾尾間隙警示、監(jiān)測(cè)警示、進(jìn)度超限警示、斷線警示、風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)警示、長(zhǎng)期超限警示等。人工預(yù)警由人工在綜合分析各種數(shù)據(jù)并結(jié)合工地實(shí)際情況后發(fā)布，分為監(jiān)測(cè)預(yù)警、巡視預(yù)警、綜合預(yù)警等。預(yù)警發(fā)布后，各相關(guān)人員將按照預(yù)警處置流程對(duì)預(yù)警進(jìn)行處置，直到消警為止。

5）進(jìn)度管理。記錄每日施工進(jìn)度，根據(jù)施工計(jì)劃判定進(jìn)度狀態(tài)，施工進(jìn)度狀態(tài)分為按期運(yùn)行、進(jìn)度較慢、進(jìn)度較快3種狀況，根據(jù)最近7 d的施工進(jìn)度預(yù)測(cè)完工日期。

6）質(zhì)量管理。提供隧洞質(zhì)量信息錄入功能，按要求將隧洞質(zhì)量信息上傳至平臺(tái)后永久保存，方便用戶進(jìn)行查詢(xún)。錄入時(shí)可上傳隧洞質(zhì)量照片，包括修復(fù)前和修復(fù)后照片。隧洞質(zhì)量總覽中，綠色代表正常的管片，其他不同的顏色代表不同的管片質(zhì)量問(wèn)題，可直觀地查看管片在水平和垂直方向的偏差情況。點(diǎn)擊可查看管片詳細(xì)信息，包括修復(fù)前與修復(fù)后照片，K塊位置等。同時(shí)對(duì)各種管片質(zhì)量問(wèn)題的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。主控項(xiàng)目的質(zhì)量達(dá)到100%時(shí)，合格；一般項(xiàng)目的質(zhì)量達(dá)到95%及以上時(shí)，合格；具有完整的施工質(zhì)量驗(yàn)收依據(jù)和質(zhì)量驗(yàn)收記錄。

2.4 門(mén)式起重機(jī)（龍門(mén)吊）狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)

門(mén)式起重機(jī)（龍門(mén)吊）滿足moudbus等OPC工業(yè)協(xié)議或xml、json等標(biāo)準(zhǔn)固定的數(shù)據(jù)格式，具備網(wǎng)絡(luò)連接功能，可按要求接入工區(qū)建設(shè)的有線、無(wú)線WIFI、NB-IOT，或自帶4G、5G通信等模組，按要求發(fā)送數(shù)據(jù)到智慧工地信息化建設(shè)平臺(tái)。需要配備相應(yīng)管理軟件，具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等功能。管理軟件需采用B/S架構(gòu)，滿足采用單點(diǎn)登錄、頁(yè)面集成等接入平臺(tái)的要求。監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要包括風(fēng)速、門(mén)式起重機(jī)載荷、天車(chē)行程、大車(chē)行程、卷?yè)P(yáng)機(jī)升降情況、鉤重和高度信息（圖4）。

本項(xiàng)目接入門(mén)式起重機(jī)（龍門(mén)吊）本體控制設(shè)備，獲取門(mén)式起重機(jī)相關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)信息。

2.5 砂漿攪拌站監(jiān)控系統(tǒng)

砂漿生產(chǎn)系統(tǒng)滿足標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式，具備網(wǎng)絡(luò)連接功能，可按要求發(fā)送數(shù)據(jù)到智慧工地信息化建設(shè)平臺(tái)。

圖4 門(mén)式起重機(jī)（龍門(mén)吊）監(jiān)控系統(tǒng)示意

監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要包括攪拌機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)的每盤(pán)混凝土的數(shù)據(jù)信息（配比、水泥量、粉煤灰量、水膠比、參配比、拌和產(chǎn)量等）、噪聲、揚(yáng)塵等信息。

砂漿攪拌機(jī)含有智能監(jiān)控箱，傳感層是攪拌機(jī)本體內(nèi)設(shè)有減速機(jī)、液壓系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)，其特征在于液壓系統(tǒng)內(nèi)油液位傳感器、溫度傳感器。將傳感器或者PLC連接數(shù)傳終端，數(shù)傳終端通過(guò)無(wú)線4G/5G網(wǎng)絡(luò)等，將數(shù)據(jù)傳輸至云平臺(tái)。管理中心客端數(shù)據(jù)可視化，系統(tǒng)根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求等指標(biāo)對(duì)砂漿生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、上傳。

2.6 車(chē)輛狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)

車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)是利用終端數(shù)據(jù)采集技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，把車(chē)輛的位置、狀態(tài)等數(shù)據(jù)反饋給車(chē)輛管理人員的軟件。

車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)車(chē)輛進(jìn)行定位、追蹤、軌跡查看、監(jiān)聽(tīng)、監(jiān)視等操作，并且可以把數(shù)據(jù)等相關(guān)信息導(dǎo)出作為車(chē)輛行駛的歷史依據(jù)，幫助車(chē)輛調(diào)度管理人員掌控車(chē)輛的在途信息，提升車(chē)輛管理效率。

2.7 原材料過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)

智慧工地施工原材料監(jiān)控過(guò)程主要針對(duì)原材料源頭開(kāi)始的全過(guò)程質(zhì)量控制體系，對(duì)原材料（砂石料、混凝土、管片等主要材料）生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行過(guò)程監(jiān)控。使用過(guò)程中材料管理的中心任務(wù)就是檢查、保證進(jìn)場(chǎng)施工材料的質(zhì)量，妥善保管進(jìn)場(chǎng)的物資，嚴(yán)格、合理地使用各種材料，降低消耗，保證實(shí)現(xiàn)管理目標(biāo)。

2.8 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

建立覆蓋現(xiàn)場(chǎng)重要位置（工地大門(mén)、材料堆場(chǎng)、生活區(qū)、辦公區(qū)、龍門(mén)吊、高空作業(yè)設(shè)備與深基坑等關(guān)鍵危險(xiǎn)區(qū)、全局區(qū)等）的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視頻安全行為識(shí)別、安全抓拍。

系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻播放及錄像、云臺(tái)控制、錄像回放、人臉抓拍應(yīng)用、違法行為判斷、視頻智能運(yùn)維應(yīng)用、統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用等功能。

2.9 安防與門(mén)禁系統(tǒng)

建立安防門(mén)禁管理系統(tǒng)，本項(xiàng)目采用人臉識(shí)別門(mén)禁系統(tǒng)，系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)信息加密傳輸，支持遠(yuǎn)程控制和管理。

系統(tǒng)功能要求：人員進(jìn)出管理控制、人員考勤管理、訪客管理、LED屏信息顯示、緊急開(kāi)閘、語(yǔ)音播報(bào)、人數(shù)統(tǒng)計(jì)、遠(yuǎn)程發(fā)布和管理等（圖5）。

圖5 門(mén)禁系統(tǒng)布置示意

2.10 環(huán)境感知系統(tǒng)

建立全面的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境感知，包括PM2.5、PM10、空氣、溫度、濕度、噪聲等，設(shè)施滿足所在地區(qū)及行業(yè)管理要求（圖6）。

系統(tǒng)功能要求實(shí)現(xiàn)：環(huán)境測(cè)量指標(biāo)（PM2.5/PM10）、氣象參數(shù)（溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、大氣壓、雨量）、支持治理設(shè)備接入（噴淋、霧炮）、噪聲監(jiān)測(cè)和判斷、揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)和判斷等功能。

2.11 安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

建立項(xiàng)目工程安全監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)，包括：在施工過(guò)程中按照要求部署及落實(shí)的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、發(fā)包人委托的第三方安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、地面建筑物保護(hù)監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)，并關(guān)聯(lián)后臺(tái)專(zhuān)家系統(tǒng)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)警及時(shí)聯(lián)絡(luò)相關(guān)專(zhuān)家進(jìn)行分析判斷。

3 智慧監(jiān)管中心建設(shè)

3.1 工程監(jiān)管中心建設(shè)

工程監(jiān)管中心匯集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字工地及其他監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，進(jìn)行集中監(jiān)控，本工程設(shè)置一間不小于100 m2的監(jiān)控值班室，配置大屏幕、音頻設(shè)備、照明、網(wǎng)絡(luò)、供電、服務(wù)器、監(jiān)控工作站、機(jī)柜、UPS系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件、操作系統(tǒng)等。

圖6 環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)示意

3.2 智慧中心建設(shè)

3.2.1 智慧工地通信

1）對(duì)外通信。鋪設(shè)一條運(yùn)營(yíng)商企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)寬帶，實(shí)現(xiàn)工區(qū)與標(biāo)段監(jiān)控分中心等互聯(lián)?；ヂ?lián)網(wǎng)帶寬要求不小于100 Mib/s，要滿足所需數(shù)據(jù)、視頻的傳輸要求。

2）語(yǔ)音通信。設(shè)置統(tǒng)一的語(yǔ)音通信系統(tǒng)，配置程控交換機(jī)，程控交換機(jī)與當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)連接，開(kāi)通國(guó)內(nèi)、國(guó)際長(zhǎng)途及其他通信業(yè)務(wù)，并滿足容量要求，其中主控、電源板等關(guān)鍵板件實(shí)現(xiàn)雙冗余。設(shè)置模擬話機(jī)，模擬話機(jī)通過(guò)語(yǔ)音接入網(wǎng)關(guān)接入。

3）隧洞內(nèi)通信。隧洞內(nèi)通信采用有線通信方式，敷設(shè)與外界連通的光纖通信通道，纖芯數(shù)量需滿足隧洞內(nèi)盾構(gòu)機(jī)、人員定位設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備、安全監(jiān)測(cè)等對(duì)外通信需求。隧洞內(nèi)覆蓋無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，要求采用基于 IEEE802.11a/b/g/n/ac通信標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線通信協(xié)議；可采用中繼節(jié)點(diǎn)增加無(wú)線覆蓋距離；無(wú)線接收設(shè)備接入隧洞內(nèi)光纖交換機(jī)。隧洞內(nèi)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)光纖技術(shù)要求：安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通信光纖選擇4芯光纖；光纜型號(hào)GYTA，具體標(biāo)準(zhǔn)參照相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.2 應(yīng)急通信保障

應(yīng)急通信保障主要是保障火災(zāi)等情況下隧洞內(nèi)、外通信線路的可靠性。要求隧洞內(nèi)、隧洞內(nèi)與外部通信光纜采用阻燃光纜；隧洞內(nèi)與外部通信光纜全程采用穿管后明敷方式，穿管敷設(shè)接合處（如分接盒）等應(yīng)做好防火封堵措施。對(duì)于采用穿管后明敷段，應(yīng)在套管外涂刷防火材料。

3.2.3 智慧工地辦公網(wǎng)絡(luò)

智慧工地辦公網(wǎng)絡(luò)需增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及鏈路的可靠性，實(shí)現(xiàn)安全、高速、可靠的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像等多業(yè)務(wù)通信。配置接入交換機(jī)，以及無(wú)線AP設(shè)備，為辦公場(chǎng)所、施工現(xiàn)場(chǎng)提供有線、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。通過(guò)路由器接入互聯(lián)網(wǎng)，采用防火墻設(shè)備加強(qiáng)內(nèi)網(wǎng)安全。

3.2.4 視頻會(huì)商系統(tǒng)

遠(yuǎn)程視頻會(huì)商系統(tǒng)保證了各級(jí)管理部門(mén)之間可以進(jìn)行更充分、及時(shí)的交流，有助于提高業(yè)務(wù)會(huì)商決策的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，各視頻會(huì)商系統(tǒng)要具有相互兼容性，并有滿足使用的移動(dòng)客戶終端的授權(quán)，以便于與相關(guān)重要管理人員進(jìn)行及時(shí)的視頻會(huì)商。

4 系統(tǒng)集成及智慧化的應(yīng)用

智慧工地將數(shù)據(jù)、視頻等按要求采集，分別集成至智慧工地管理信息平臺(tái)。將各感知系統(tǒng)的數(shù)據(jù)按照要求分別接入智慧管理信息平臺(tái)的相關(guān)接口中，并形成數(shù)據(jù)字典等相關(guān)文檔，完成數(shù)據(jù)的采集、交換和視頻交換工作，實(shí)現(xiàn)智慧工地管理信息平臺(tái)對(duì)智慧工地的實(shí)時(shí)感知、分析、預(yù)警等。

5 智慧成果的管理和應(yīng)用

智慧成果的管理和應(yīng)用是基于BIM＋GIS的工程建設(shè)模塊設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌工程質(zhì)量、進(jìn)度、成本管理及相關(guān)信息管理，將工程項(xiàng)目劃分、質(zhì)量驗(yàn)評(píng)與工程進(jìn)度、合同結(jié)算等功能進(jìn)行整合關(guān)聯(lián)并實(shí)現(xiàn)工程的動(dòng)態(tài)控制。

5.1 質(zhì)量管理

1）基于BIM模型的質(zhì)量管理。按照項(xiàng)目劃分（單位、分部、分項(xiàng)工程）的方式進(jìn)行BIM模型構(gòu)建，并完善質(zhì)量關(guān)聯(lián)信息（質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、原材料、資源投入、技術(shù)方案、質(zhì)量中間控制信息等）。

2）進(jìn)場(chǎng)原材料驗(yàn)收管理。組織原材料（管片、鋼管、鋼筋、水泥等材料）進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，并在系統(tǒng)中提交相關(guān)進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收記錄（包括驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)照片），報(bào)批，以確保進(jìn)場(chǎng)材料滿足合同技術(shù)要求。

3）進(jìn)場(chǎng)設(shè)備驗(yàn)收管理。組織進(jìn)場(chǎng)設(shè)備驗(yàn)收，在系統(tǒng)中提交相關(guān)設(shè)備進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收記錄（包括驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)照片），對(duì)于甲控乙供設(shè)備，通知發(fā)包人參加驗(yàn)收。

4）原材料及設(shè)備質(zhì)量檢測(cè)。按要求提交必要的原材料（包括鋼筋、砂石、水泥、混凝土等主要材料或中間產(chǎn)品）及設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)，協(xié)助發(fā)包人構(gòu)建質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，對(duì)質(zhì)量信息（承包人自檢、監(jiān)理平行檢測(cè)、第三方質(zhì)量檢測(cè)）進(jìn)行對(duì)比分析。

5）施工質(zhì)量管理。嚴(yán)格落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量“三檢”制，按照明細(xì)的項(xiàng)目劃分（單位、分部、分項(xiàng)工程）要求，提交施工項(xiàng)目驗(yàn)評(píng)數(shù)據(jù)及相關(guān)記錄文件，匯總統(tǒng)計(jì)合格率、優(yōu)良率等指標(biāo)，并對(duì)質(zhì)量不合格項(xiàng)落實(shí)閉環(huán)管理。

6）施工質(zhì)量檔案管理。將施工過(guò)程中的質(zhì)量文件檔案，包括記錄隱蔽工程及關(guān)鍵工序等關(guān)鍵部位質(zhì)量驗(yàn)收照片、錄音錄像等多媒體數(shù)據(jù)，根據(jù)檔案管理的需要整理歸檔。

7）在施工現(xiàn)場(chǎng)管理中通過(guò)手機(jī)對(duì)質(zhì)量安全內(nèi)容進(jìn)行拍照、錄音和文字記錄，并關(guān)聯(lián)模型。軟件基于云自動(dòng)實(shí)現(xiàn)手機(jī)與電腦數(shù)據(jù)同步，以文檔圖釘?shù)男问皆谀Ｐ椭姓宫F(xiàn)，協(xié)助生產(chǎn)人員對(duì)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行管理。

5.2 進(jìn)度管理

結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，編制建設(shè)全過(guò)程進(jìn)度計(jì)劃，包括里程碑計(jì)劃、總體計(jì)劃、施工計(jì)劃及多級(jí)計(jì)劃，并按照系統(tǒng)要求提交審批、反饋、進(jìn)度異常預(yù)警等，并通過(guò)進(jìn)度計(jì)劃與BIM模型結(jié)合，實(shí)現(xiàn)4D施工模擬、計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度的對(duì)比以及相關(guān)數(shù)據(jù)分析等功能。通過(guò)BIM技術(shù)，結(jié)合進(jìn)度計(jì)劃，形成4D工期模擬，不但可以有效地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度進(jìn)行可視化把控，同時(shí)對(duì)后期需要工期調(diào)整的施工工序可及時(shí)進(jìn)行模型標(biāo)注，方便各參建方的整體協(xié)調(diào)管理。

5.3 安全文明管理

安全管理使用安全培訓(xùn)管理平臺(tái)，做好通信聯(lián)絡(luò)清單、安全教育培訓(xùn)、班前班后交底等業(yè)務(wù)的如實(shí)填報(bào)，分別在對(duì)應(yīng)系統(tǒng)做好入場(chǎng)設(shè)備臺(tái)賬、危險(xiǎn)源臺(tái)賬等信息的如實(shí)填報(bào)。

借助BIM技術(shù)對(duì)施工場(chǎng)地的安全文明施工設(shè)施進(jìn)行建模，并進(jìn)行尺寸、材料等相關(guān)信息的標(biāo)注，形成統(tǒng)一的安全文明施工設(shè)施庫(kù)。在項(xiàng)目中利用BIM建立三維模型，讓各分包管理人員提前對(duì)施工面的危險(xiǎn)源進(jìn)行判斷，在危險(xiǎn)源附近快速地進(jìn)行防護(hù)設(shè)施模型的布置，比較直觀地對(duì)安全死角進(jìn)行提前排查。

基于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)要求建立現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)，主要包括：設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員準(zhǔn)入條件，如是否落實(shí)必要的安全教育、是否被禁止進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)等；建立現(xiàn)場(chǎng)入場(chǎng)設(shè)備臺(tái)賬，明確具體責(zé)任人員，定期檢查記錄，并跟蹤記錄設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)情況；專(zhuān)項(xiàng)施工方案的備案及審查記錄；特種作業(yè)證件管理：登記特種設(shè)備相關(guān)檢驗(yàn)證書(shū)、特種作業(yè)人員操作證明文件等。

按照要求落實(shí)風(fēng)險(xiǎn)管控措施，主要包括：危險(xiǎn)源管理，識(shí)別危險(xiǎn)源，建立危險(xiǎn)源臺(tái)賬，開(kāi)展危險(xiǎn)源分級(jí)管理措施，明確責(zé)任人員，并動(dòng)態(tài)更新；重大危險(xiǎn)源管理，對(duì)重大危險(xiǎn)源采取措施，按照要求進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控與跟蹤，并做好相關(guān)的應(yīng)急準(zhǔn)備；落實(shí)安全隱患排查與治理，采用多種形式建立安全隱患的動(dòng)態(tài)臺(tái)賬，包括移動(dòng)端等，實(shí)行安全隱患的閉環(huán)管理。

應(yīng)急與事故管理，主要包括應(yīng)急管理和建立應(yīng)急管理體系[4-5]。具體包括應(yīng)急預(yù)案管理、應(yīng)急物資管理、應(yīng)急組織網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)急培訓(xùn)（包括應(yīng)急演練）、應(yīng)急評(píng)估等應(yīng)急準(zhǔn)備措施；事故管理，收集類(lèi)似工程事故案例、如實(shí)記錄事故報(bào)告等。

5.4 成本管理

以合同為基準(zhǔn)，在系統(tǒng)中進(jìn)行與合同相關(guān)的成本管理，完成合同支付、合同變更以及合同結(jié)算等相關(guān)功能。BIM數(shù)據(jù)庫(kù)可實(shí)現(xiàn)任一時(shí)間節(jié)點(diǎn)上工程基礎(chǔ)信息的快速獲取，通過(guò)合同、計(jì)劃與實(shí)際施工的消耗量、分項(xiàng)單價(jià)、分項(xiàng)合價(jià)等數(shù)據(jù)的對(duì)比，可以有效了解項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)盈虧，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目成本風(fēng)險(xiǎn)的有效管控。

通過(guò)提取BIM模型中的造價(jià)數(shù)據(jù)信息，可根據(jù)需要生成相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)表、材料清單以及工程量清單等。

5.5 輔助設(shè)計(jì)圖紙核查

作為一個(gè)包含構(gòu)件準(zhǔn)確參數(shù)信息的三維立體模型，BIM模型的建立過(guò)程即是對(duì)傳統(tǒng)二維圖紙進(jìn)行仔細(xì)研讀與理解的過(guò)程。對(duì)于圖紙中的每一個(gè)說(shuō)明，每一個(gè)標(biāo)注，每一個(gè)尺寸都必須進(jìn)行仔細(xì)查看，然后才可以在BIM模型中進(jìn)行準(zhǔn)確建造。因此，BIM模型可以預(yù)見(jiàn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)問(wèn)題，BIM三維模型的建立過(guò)程也是對(duì)圖紙的再次審核過(guò)程。

6 結(jié)語(yǔ)

本次采用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)、BIM及GIS、數(shù)字化等先進(jìn)技術(shù)手段與建筑施工工地技術(shù)及施工管理相結(jié)合，將建筑施工工地變成“智慧化”工地。

通過(guò)各種系統(tǒng)把各數(shù)據(jù)、視頻收集集成并處理應(yīng)用，使工地具有感知功能，使工地的管理更加高效、全面，滿足綠色施工要求，合同、進(jìn)度、質(zhì)量、安全都得到保障，降低了施工能耗，也使工地施工建立了更加良好的環(huán)境，“人、機(jī)、料、法、環(huán)”得到有機(jī)的整合，工程建設(shè)更具有時(shí)代的科學(xué)發(fā)展觀。